NL1033544C2 - Imaging system for producing image of medical patient, has identifiable and imageable components of patient determining relationship between radiation profile coefficients and effective dose - Google Patents
Imaging system for producing image of medical patient, has identifiable and imageable components of patient determining relationship between radiation profile coefficients and effective dose Download PDFInfo
- Publication number
- NL1033544C2 NL1033544C2 NL1033544A NL1033544A NL1033544C2 NL 1033544 C2 NL1033544 C2 NL 1033544C2 NL 1033544 A NL1033544 A NL 1033544A NL 1033544 A NL1033544 A NL 1033544A NL 1033544 C2 NL1033544 C2 NL 1033544C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- radiation
- image
- noise
- dose
- effective dose
- Prior art date
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Devices for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
- A61B6/03—Computerised tomographs
- A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
- A61B6/54—Control of apparatus or devices for radiation diagnosis
- A61B6/542—Control of apparatus or devices for radiation diagnosis involving control of exposure
Abstract
Description
Korte aanduiding: Werkwijze en systeem voor radiografische afbeel ding met orgaan-gebaseerd stralingsprofielvoor-schrift.Brief description: Method and system for radiographic imaging with organ-based radiation profile prescription.
De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op diagnostische afbeelding en meer in het bijzonder op een werkwijze en inrichting voor het maximaliseren van de beeldkwaliteit van een beeld van een multi-componentobject, terwijl de door het object geabsorbeerde 5 stralingsdosis op een per-componentbasis tot een minimum wordt beperkt.The invention relates generally to diagnostic imaging and more particularly to a method and apparatus for maximizing the image quality of an image of a multi-component object, while the radiation dose absorbed by the object on a per-component basis is minimum is limited.
In het algemeen definiëren vier sleuteleigenschappen de werking van een computertomografie(CT)aftasting: ruimtelijke resolutie, tijds-resolutie, beeldruis en stralingsdosis. De ruimtelijke resolutie defi-10 nieert de mate van klein-objectdetail in een beeld en wordt in het algemeen beïnvloed door een aantal factoren, waaronder detectorapertuur, aantal verwervingsaanzichten, focusomvang, objectvergroting, plakdik-te, plakgevoeligheidsprofiel, schroefpitch, reconstructiealgoritme, pixelmatrix, patiëntbeweging en gezichtsveld. Tijdsresolutie defi-15 nieert de lengte van het tijdsinterval, waarover de aftastingsgegevens voor een gegeven plak worden verworven. In het algemeen is het wenselijk om de tijdsresolutie te vergroten (d.w.z., de lengte van het tijdsinterval te verminderen), aangezien dit een verbeterde afbeelding van anatomie in beweging, zoals het hart, mogelijk maakt. Beeldruis is 20 de willekeurige fout van de gereconstrueerd-beeldpixelwaarden als gevolg van kwantumruis of elektronische ruis, en hangt in sterke mate af van aftastingsgeometrie en protocol, patiëntanatomie, en is locatie-afhankelijk. De stralingsdosis correspondeert met het door de patiënt tijdens een aftasting geabsorbeerde aantal röntgenstralen.In general, four key properties define the operation of a computed tomography (CT) scan: spatial resolution, time resolution, image noise, and radiation dose. The spatial resolution defines the degree of small object detail in an image and is generally influenced by a number of factors including detector aperture, number of acquisition views, focus size, object magnification, slice thickness, slice sensitivity profile, screw pitch, reconstruction algorithm, pixel matrix, patient movement and field of vision. Time resolution defines the length of the time interval over which the scan data is acquired for a given slice. In general, it is desirable to increase the time resolution (i.e., reduce the length of the time interval), since this allows an improved depiction of anatomy in motion, such as the heart. Image noise is the random error of the reconstructed image pixel values due to quantum noise or electronic noise, and is highly dependent on scanning geometry and protocol, patient anatomy, and location-dependent. The radiation dose corresponds to the number of X-rays absorbed by the patient during a scan.
25 Er bestaat een toenemende wens om de aan een patiënt tijdens radiografische gegevensverwerving toegevoerde stralingsdosis te verminderen. Aangezien het kwantumruisniveau omgekeerd evenredig is aan de vierkantswortel van het aantal röntgenstralen, is de beeldkwaliteit echter rechtstreeks gerelateerd aan stralingsblootstelling. Dit wil 30 zeggen, dat de beeldkwaliteit in het algemeen verbetert wanneer hogere stralingsdoses worden gebruikt voor gegevensverwerving. Door de jaren heen zijn stralingsprofielen meer en meer geoptimaliseerd. De stralingsdosis wordt ruimtelijke gemoduleerd door het gebruik van bowtie-filters, resulterend in een afgenomen straling naar de omtrek van het 1 0 3 3 5 4 4 - 2 - gezichtsveld toe om de gereduceerde weglengten te compenseren. De stralingsdosis wordt tijdelijk gemoduleerd door gebruik te maken van buisstroommodulatie, resulterend in afgenomen straling bij aanzicht-hoeken en z-positie, waarbij de weglengten kleiner zijn, bijvoorbeeld, 5 lagere straling van voor naar achteren ten opzichte van lateraal of lagere straling in het hoofdgebied en een hogere straling in het schoudergebied. Ten slotte wordt het energieprofiel geoptimaliseerd voor een gegeven toepassing door middel van het kiezen van een optimale buisspanning en apparatuurfiltering.There is an increasing desire to reduce the radiation dose supplied to a patient during radiographic data acquisition. However, since the quantum noise level is inversely proportional to the square root of the number of X-rays, the image quality is directly related to radiation exposure. This means that the image quality generally improves when higher radiation doses are used for data acquisition. Over the years, radiation profiles have been optimized more and more. The radiation dose is spatially modulated by the use of bowtie filters, resulting in a decreased radiation to the circumference of the field of view to compensate for the reduced path lengths. The radiation dose is temporarily modulated by using tube current modulation, resulting in decreased radiation at view angles and z position, the path lengths being smaller, for example, lower radiation from front to back relative to lateral or lower radiation in the main area and a higher radiation in the shoulder area. Finally, the energy profile is optimized for a given application by choosing an optimum tube voltage and equipment filtering.
10 Aangezien sommige organen gevoeliger zijn dan andere organen, is het wenselijk om bestraling van gevoelige organen zoveel mogelijk te beperken, bijvoorbeeld het minimaliseren van de door de schildklier, de borsten, de ogen, enz. geabsorbeerde dosis. Gevoelige anatomische structuren omvatten in het algemeen slechts een gedeelte van 15 een gegeven gebied van belang, waarvan een beeld dient te worden gereconstrueerd. Indien de stralingsdosis wordt ingesteld op het voor de gevoelige anatomische structuren toegelaten maximum, zal het gehele beeld dus een slechte ruimtelijke resolutie en contrastresolutie hebben. In dit verband varieert de door een patiënt ondervonden straling 20 tijdens het verloop van de aftasting. Dit variabele stralingsprofiel wordt typisch verkregen via röntgenbuisstroommodulatie, röntgenbuis-spanningsmodulatie, röntgenpulsbreedtemodulatie, röntgenfiltermodula-tie, modulatie van röntgenbuisfocus, of een combinatie daarvan.Since some organs are more sensitive than other organs, it is desirable to minimize irradiation of sensitive organs, for example minimizing the dose absorbed by the thyroid gland, breasts, eyes, etc. Sensitive anatomical structures generally comprise only a portion of a given region of interest, an image of which is to be reconstructed. Therefore, if the radiation dose is set to the maximum allowed for the sensitive anatomical structures, the entire image will have poor spatial resolution and contrast resolution. In this regard, the radiation experienced by a patient varies during the course of the scan. This variable radiation profile is typically obtained via X-ray tube current modulation, X-ray tube voltage modulation, X-ray pulse width modulation, X-ray filter modulation, X-ray tube focus modulation, or a combination thereof.
In conventionele CT-aftastingen is het variabele stralingsdo-25 sisprofiel zodanig geconstrueerd om de variantie (ruis in beeld) voor een gegeven hoeveelheid straling te minimaliseren, of omgekeerd. Met andere woorden neemt het voor het definiëren van de aftasting gebruikte stralingsprofiel in conventionele CT-aftastingen de totale straling in beschouwing, maar niet de effectieve dosis voor de patiënt. Dit wil 30 zeggen, dat conventioneel gezien de optimale stralingsprofielen voor gegeven aanvaardbare ruisvarianties en de wijze voor het verkrijgen van deze optimale stralingsprofielen voor de verschillende anatomische structuren, die een gegeven gebied van belang omvatten, niet worden beschouwd.In conventional CT scans, the variable radiation dose profile is constructed to minimize the variance (noise in image) for a given amount of radiation, or vice versa. In other words, the radiation profile used in defining the scan in conventional CT scans considers the total radiation, but not the effective dose for the patient. That is, conventionally, the optimum radiation profiles for given acceptable noise variances and the manner of obtaining these optimum radiation profiles for the various anatomical structures comprising a given area of interest are not considered.
35 Het zou daarom wenselijk zijn om een inrichting en een werkwij ze voor het aanpassen van een stralingsdosisprofiel te verschaffen om de stralingsdosis op een per-component structuurbasis te optimaliseren, terwijl de beeldruis onder een ruisvariantieniveau wordt gehouden.It would therefore be desirable to provide a device and a method for adjusting a radiation dose profile to optimize the radiation dose on a per-component structure basis, while maintaining image noise below a noise variation level.
- 3 -- 3 -
De uitvinding is gericht op een dosisoptimalisatieproces, dat de hiervoor genoemde nadelen overwint. De uitvinding omvat een methode om een ruimtelijk en tijdelijk stralingsprofiel te vinden, welk profiel resulteert in een gewenst compromis tussen beeldkwaliteit en ef-5 fectieve patiëntdosis. De aan een object toegevoerde effectieve dosis wordt tot een minimum beperkt door middel van het bepalen van een ge-segmenteerde-componentkaart voor het object, het parameteriseren van buisstroom/energieniveau/röntgenfiltering/röntgenpulsbreedte als een functie van de tijd, het bepalen van een corresponderende geabsorbeer-10 de-dosiskaart en variantiekaart, en het bepalen van een energieni-veau/buisstroomprofiel of -kromme, dat/die resulteert in de aan het object toegevoerde laagste effectieve dosis voor een bepaalde aan de ruisvariantie gestelde voorwaarde, of omgekeerd. Volgens een aspect van de uitvinding is daarom een beeldvormingssysteem geopenbaard, welk 15 systeem een computer heeft, die een computerprogramma uitvoert, welk computerprogramma een reeks van instructies representeert, welke instructies bij uitvoering door de computer de computer een component-kaart van een af te beelden object doen bepalen. Het object heeft een aantal te identificeren en af te beelden componenten. De computer be-20 paalt ook een relatie tussen coëfficiënten van een stralingsprofiel en resulterende effectieve dosis voor het object en bepaalt ook een relatie tussen de coëfficiënten van het stralingsprofiel en een maat van de resulterende variantie in een beeld van het object. De computer bepaalt verder een bestralingsprofiel, dat resulteert in één van een mi-25 nimale effectieve dosis voor het object, zonder dat ruis in een beeld van het object een gewenste ruisvariantie overschrijdt, een minimale ruisvariantie voor een beeld van het object voor een gewenste effectieve dosis of een gewenste effectieve dosis voor het object en een gewenste ruisvariantie voor een beeld van het object zonder dat de to-30 tale dosis voor het object een voorgeschreven limiet overschrijdt, en ruis in een beeld van het object een ruislimiet niet overschrijdt.The invention is directed to a dose optimization process that overcomes the aforementioned disadvantages. The invention comprises a method for finding a spatial and temporary radiation profile, which profile results in a desired compromise between image quality and effective patient dose. The effective dose applied to an object is minimized by determining a segmented component map for the object, parameterizing tube current / energy level / X-ray filtering / X-ray pulse width as a function of time, determining a corresponding absorbed the dose map and variant map, and determining an energy level / tube current profile or curve that results in the lowest effective dose applied to the object for a particular noise variance condition, or vice versa. According to an aspect of the invention, therefore, an imaging system is disclosed, which system has a computer, which executes a computer program, which computer program represents a series of instructions, which instructions when executed by the computer give the computer a component card of a component to be displayed. determine the object. The object has a number of components to identify and display. The computer also determines a relationship between coefficients of a radiation profile and resulting effective dose for the object and also determines a relationship between the coefficients of the radiation profile and a measure of the resulting variance in an image of the object. The computer further determines an irradiation profile, which results in one of a minimum effective dose for the object, without noise in an image of the object exceeding a desired noise variance, a minimum noise variance for an image of the object for a desired effective dose or a desired effective dose for the object and a desired noise variance for an image of the object without the total dose for the object exceeding a prescribed limit, and noise in an image of the object not exceeding a noise limit.
Volgens een ander aspect is een radiografisch beeldvormingssysteem gepresenteerd en dit systeem omvat een röntgenbron, die is ingericht om röntgenstralen naar een detector te projecteren volgens een 35 bepaald stralingsprofiel, dat het aantal geprojecteerde röntgenstralen en het energieniveau van de geprojecteerde röntgenstralen als een functie van de tijd, en de locatie en mogelijkerwijs een eindig tijdsinterval, gedurende welke röntgenstralen worden geproduceerd voor elk aanzicht, tot stand brengt. De detector is ingericht om elektrische 40 signalen in reactie op ontvangst van röntgenstralen af te geven. Het - 4 - systeem heeft verder een computer, die is geprogrammeerd om een or-gaankaart voor een af te beelden subject te verwerven en een geparame-teriseerde-dosisabsorptiekaart voor het af te beelden subject en een geparameteriseerde-ruisvariantiekaart voor het af te beelden subject 5 te bepalen. De computer bepaalt verder een bestralingsprofiel, dat de effectieve dosis voor elk orgaan van de orgaankaart tot een minimum beperkt en de beeldkwaliteit van een beeld van het subject op een maximum brengt.According to another aspect, a radiographic imaging system has been presented and this system comprises an X-ray source adapted to project X-rays to a detector according to a particular radiation profile, representing the number of projected X-rays and the energy level of the projected X-rays as a function of time , and establishes the location and possibly a finite time interval, during which X-rays are produced for each view. The detector is adapted to emit electrical signals in response to receipt of x-rays. The system further has a computer programmed to acquire an organ map for a subject to be imaged and a parameterized dose absorption card for the subject to be imaged and a parameterized noise variation map for the subject to be imaged 5 to be determined. The computer further determines an irradiation profile which minimizes the effective dose for each organ of the organ card and maximizes the image quality of an image of the subject.
Volgens een ander aspect is een werkwijze van dosisbeheer voor 10 een CT-aftasting geopenbaard. De werkwijze omvat verder de stap van het profileren van een anatomisch model van een af te tasten patiënt, waarin het object een aantal anatomische structuren heeft. De werkwijze omvat ook de stappen van het bepalen van een relatie tussen coëfficiënten van een stralingsprofiel en een geabsorbeerde dosis voor elk 15 van het aantal anatomische structuren en het bepalen van een relatie tussen de coëfficiënten van het stralingsprofiel en een ruisvariantie voor een beeld van de patiënt. De werkwijze bepaalt vervolgens een stralingsprofiel, dat erin resulteert, dat elke anatomische structuur een minimale stralingsdosis ontvangt zonder het overschrijden van een 20 ruisvariantie voor het beeld van de patiënt.In another aspect, a dose management method for a CT scan is disclosed. The method further comprises the step of profiling an anatomical model of a patient to be scanned, wherein the object has a number of anatomical structures. The method also includes the steps of determining a relationship between coefficients of a radiation profile and an absorbed dose for each of the number of anatomical structures and determining a relationship between the coefficients of the radiation profile and a noise variance for an image of the patient . The method then determines a radiation profile that results in each anatomical structure receiving a minimum radiation dose without exceeding a noise variance for the patient's image.
Verschillende andere kenmerken en voordelen van de uitvinding zullen duidelijk worden uit de volgende gedetailleerde beschrijving en de tekeningen.Various other features and advantages of the invention will become apparent from the following detailed description and the drawings.
De tekeningen tonen een op dit moment beoogde voorkeursuitvoe-25 ringsvorm voor het uitvoeren van de uitvinding.The drawings show a preferred embodiment currently envisaged for carrying out the invention.
Fig. 1 is een illustrerend aanzicht van een CT-afbeeldingssys- teem.FIG. 1 is an illustrative view of a CT imaging system.
Fig. 2 is een blokschematisch diagram van het in fig. 1 getoonde systeem.FIG. 2 is a block diagram of the system shown in FIG.
30 Fig. 3 is een schema, dat een dosisoptimalisatiestrategie vol gens de uitvinding toont.FIG. 3 is a diagram showing a dose optimization strategy according to the invention.
Fig. 4 toont een voorbeeld van een verzwakkingskaart.FIG. 4 shows an example of a weakening card.
Fig. 5 toont een voorbeeld van een geabsorbeerde-dosiskaart.FIG. 5 shows an example of an absorbed dose card.
Fig. 6 toont een voorbeeld van een gesegmenteerde-component- 35 kaart.FIG. 6 shows an example of a segmented component map.
Fig. 7 toont een voorbeeld van een ruisvariantiekaart.FIG. 7 shows an example of a noise variation map.
Fig. 8 toont de toepassing van een goed toegesneden stralings profiel voor het afbeelden van een gevoelig orgaan.FIG. 8 shows the use of a well-tailored radiation profile for imaging a sensitive organ.
De werkomgeving van de uitvinding wordt beschreven met betrek-40 king tot een vier-plaks computertomografie(CT)systeem voor het afbeel- - 5 - den van een multi-componentobject, zoals een medische patiënt. Voor de vakman zal het echter duidelijk zijn, dat de uitvinding gelijkelijk toepasbaar is voor gebruik met enkelplaks- of andere meerplaksconfigu-raties. Bovendien zal de uitvinding worden beschreven met betrekking 5 tot de detectie en omzetting van röntgenstralen. Voor de vakman zal het echter duidelijk zijn, dat de uitvinding gelijkelijk toepasbaar is voor de detectie en omzetting van andere typen straling. De uitvinding zal worden beschreven met betrekking tot een CT-scanner van "derde generatie", maar is gelijkelijk toepasbaar met betrekking tot andere CT-10 systemen. De uitvinding is bijvoorbeeld ook toepasbaar bij systemen met meerdere bronplaatsen voor een verhoogde flexibiliteit in het bepalen van een optimaal stralingsprofiel door middel van het afzonderlijk besturen van de verschillende bronnen.The working environment of the invention is described with respect to a four-slice computed tomography (CT) system for imaging a multi-component object, such as a medical patient. However, it will be apparent to those skilled in the art that the invention is equally applicable for use with single-slice or other multi-slice configurations. In addition, the invention will be described with regard to the detection and conversion of x-rays. However, it will be clear to those skilled in the art that the invention is equally applicable to the detection and conversion of other types of radiation. The invention will be described with respect to a "third generation" CT scanner, but is equally applicable to other CT-10 systems. The invention is also applicable, for example, to systems with multiple source locations for increased flexibility in determining an optimum radiation profile by separately controlling the different sources.
Er wordt nu verwezen naar fig. 1 en 2, waarin een computertomo-15 grafie(CT)afbeeldingssysteem 10 is weergegeven, waarbij het systeem 10 een portaal 12, dat representatief is voor een "derde-generatie" CT-scanner, bevat. Het portaal 12 heeft een röntgenbron 14, die een bundel van röntgenstralen 16 naar een detectorarray 18 aan de tegenovergestelde zijde van het portaal 12 projecteert. De detectorarray 18 20 wordt gevormd door detectorelementen 20 die tezamen de geprojecteerde röntgenstralen, die door een medische patiënt 22 zijn doorgelaten, detecteren. Elk detectorelement 20 produceert een elektrisch signaal, dat de intensiteit van een invallende röntgenbundel en daardoor de afgezwakte bundel bij doorgang door de patiënt 22 representeert. Tij-25 dens een aftasting om röntgenprojectiegegevens te verwerven, roteren het portaal 12 en de daarop gemonteerde componenten rond een rotatie-midden 24.Reference is now made to Figs. 1 and 2, in which a computer tomography (CT) imaging system 10 is shown, the system 10 including a portal 12 representative of a "third-generation" CT scanner. The portal 12 has an X-ray source 14, which projects a bundle of X-rays 16 to a detector array 18 on the opposite side of the portal 12. The detector array 18 is formed by detector elements 20 which together detect the projected x-rays transmitted by a medical patient 22. Each detector element 20 produces an electrical signal, which represents the intensity of an incident X-ray beam and thereby the attenuated beam as it passes through the patient 22. During a scan to acquire X-ray projection data, the portal 12 and the components mounted thereon rotate about a center of rotation 24.
Rotatie van het portaal 12 en de werking van de röntgenbron 14 worden geregeld door een stuurmechanisme 26 van het CT-systeem 10. Het 30 stuurmechanisme 26 bevat een röntgenstuureenheid 28, die vermogen en timingsignalen aan de röntgenbron 14 verschaft, en een portaalmotor-stuureenheid 30, die de draaisnelheid en positie van het portaal 12 bestuurt. Een gegevensverwervingssysteem (DAS) 32 in het stuurmechanisme 26 bemonstert van de detectorelementen 20 afkomstige analoge ge-35 gevens en zet de gegevens om in digitale signalen voor daaropvolgende verwerking. Een beeldreconstructie-eenheid ontvangt bemonsterde en gedigitaliseerde röntgengegevens van DAS 32 en voert een snelle beeldreconstructie uit. Het gereconstrueerde beeld wordt als een invoer aan een computer 36 toegevoerd, welke computer het beeld in een massaop-40 slaginrichting 38 opslaat.Rotation of the portal 12 and the operation of the X-ray source 14 are controlled by a control mechanism 26 of the CT system 10. The control mechanism 26 comprises an X-ray control unit 28, which provides power and timing signals to the X-ray source 14, and a portal motor control unit 30. , which controls the rotation speed and position of the portal 12. A data acquisition system (DAS) 32 in the control mechanism 26 samples analog data from the detector elements 20 and converts the data into digital signals for subsequent processing. An image reconstruction unit receives sampled and digitized X-ray data from DAS 32 and performs a fast image reconstruction. The reconstructed image is supplied as an input to a computer 36, which computer stores the image in a mass storage device 38.
- 6 -- 6 -
De computer 36 ontvangt ook commando's en aftastparameters van een bediener via een console 40, dat een toetsenbord heeft. Een bijbehorende kathodestraalbuisweergave 42 maakt het voor de bediener mogelijk om het gereconstrueerde beeld en andere gegevens van de computer 5 36 waar te nemen. De door de bediener geleverde commando's en parame ters worden door de computer 36 gebruikt om stuursignalen en informatie aan DAS 32, röntgenstuureenheid 28 en portaalmotorstuureenheid 30 te verschaffen. Bovendien stuurt de computer 36 een tafelmotorstuur-eenheid 44, die een gemotoriseerde tafel 46 bestuurt, aan om de pa-10 tiënt 22 in het portaal 12 te positioneren. In het bijzonder beweegt de tafel 46 delen van de patiënt 22 door de portaalopening 48 heen.The computer 36 also receives commands and scanning parameters from an operator via a console 40, which has a keyboard. An associated cathode ray tube display 42 makes it possible for the operator to view the reconstructed image and other data from the computer 36. The commands and parameters provided by the operator are used by the computer 36 to provide control signals and information to DAS 32, X-ray control unit 28, and gantry motor control unit 30. In addition, the computer 36 controls a table motor control unit 44, which controls a motorized table 46, to position the patient 22 in the portal 12. In particular, the table 46 moves parts of the patient 22 through the portal opening 48.
De uitvinding is gericht op een proces voor het bepalen van een dosisprofiel, dat de effectieve dosis voor een bepaalde beeldkwaliteit tot een minimum beperkt of de beeldkwaliteit voor een gegeven 15 effectieve dosis optimaliseert. Voor illustratiedoeleinden zal verwezen worden naar mA/kV modulatie, die de wijze, waarop de röntgenbuis wordt bestuurd om een gewenst aantal röntgenstralen en een energieni-veau voor deze röntgenstralen als een functie van aanzichthoek en positie te produceren, bewerkstelligt. Er wordt echter beoogd, dat 20 andere factoren in aanvulling op de activering van de röntgenbuis behulpzaam kunnen zijn bij het definiëren van de aan een object toegevoerde stralingsdosis, zoals mate en type van röntgenfiltering en de tijdsduur waarover een focuspunt van een multi-focuspunt röntgenbuis wordt geactiveerd. Verwijzing naar mA/kV omvat daarom het stralings-25 profiel, dat de door een subject ondervonden bestraling als resultaat van buisstroom, buisspanning, röntgenfiltering, focuspuntactivering en dergelijke definieert.The invention is directed to a process for determining a dose profile which minimizes the effective dose for a certain image quality or optimizes the image quality for a given effective dose. For illustration purposes, reference will be made to mA / kV modulation, which accomplishes the manner in which the x-ray tube is controlled to produce a desired number of x-rays and an energy level for these x-rays as a function of viewing angle and position. It is contemplated, however, that other factors in addition to the activation of the X-ray tube may be helpful in defining the radiation dose applied to an object, such as extent and type of X-ray filtering and the length of time over which a focal point of a multi-focus point X-ray tube becomes activated. Reference to mA / kV therefore includes the radiation profile, which defines the radiation experienced by a subject as a result of tube current, tube voltage, X-ray filtering, focus point activation and the like.
Er wordt nu verwezen naar fig. 3, waarin een overzicht van het mA/kV modulatieoptimalisatieproces volgens de uitvinding is weergege-30 ven. Het proces 50 bepaalt een effectieve dosis door middel van het combineren van uit een ruisvariantiekaart 52, een verzwakkingskaart 54 en een geabsorbeerde-dosiskaart 56 verzamelde informatie. Zoals hieronder in detail zal worden beschreven, zijn de ruisvariantiekaart 52 en de geabsorbeerde-dosiskaart 56 afgeleid uit CT-verwervingsin-35 formatie 58 en de verzwakkingskaart 54. De CT-verwervingsinformatie 58 verwijst naar een straling mA/kV profiel, dat dient te worden geoptimaliseerd. De verzwakkingskaart 54 wordt ook gebruikt om een ge-segmenteerde-componentkaart 60 af te leiden, die tezamen met de geabsorbeerde-dosiskaart 56 wordt gebruikt om een effectieve-dosisformule 40 62 af te leiden. In dit verband kan de effectieve-dosisformule 62 - 7 - worden gebruikt om de effectieve dosis voor een gegeven reeks van verwervingsparameters 58 te bepalen en kan de ruisvariantieformule 52 worden gebruikt om een ruismaatkarakteristiek van het beeld voor een gegeven reeks van verwervingsparameters 58 te bepalen. Op soortgelijke 5 wijze kan de combinatie van de effectieve-dosisformule 62 en de va-riantieformule 52 worden gebruikt om de reeks van verwervingsparameters, die de effectieve dosis voor een gegeven variantie in het beeld tot een minimum te beperken, te bepalen of om de variantie in het beeld voor een gegeven effectieve dosis tot een minimum te beperken.Reference is now made to Fig. 3, in which an overview of the mA / kV modulation optimization process according to the invention is shown. The process 50 determines an effective dose by combining information collected from a noise variation map 52, an attenuation map 54, and an absorbed dose map 56. As will be described in detail below, the noise variation map 52 and the absorbed dose map 56 are derived from CT acquisition information 58 and the attenuation map 54. The CT acquisition information 58 refers to a radiation mA / kV profile, which is to be optimized. The attenuation card 54 is also used to derive a segmented component card 60 which, together with the absorbed dose card 56, is used to derive an effective dose formula 40 62. In this regard, the effective dose formula 62-7 can be used to determine the effective dose for a given set of acquisition parameters 58, and the noise variance formula 52 can be used to determine a noise measure characteristic of the image for a given set of acquisition parameters 58. Similarly, the combination of the effective dose formula 62 and the variance formula 52 can be used to determine or minimize the range of acquisition parameters that minimize the effective dose for a given variance in the image. in the image for a given effective dose to a minimum.
10 Er wordt verder beoogd, dat in plaats van het minimaliseren van dosis en variantie ten opzichte van elkaar, het stralingsprofiel kan worden bepaald, welk profiel erin resulteert, dat dosis en ruis onafhankelijk zodanig worden beperkt, dat het relatieve belang van dosis en ruis wordt beschouwd in plaats van dat één wordt geminimaliseerd ten koste 15 van de andere.It is further contemplated that instead of minimizing dose and variance with respect to each other, the radiation profile can be determined, which profile results in dose and noise being independently limited such that the relative importance of dose and noise is reduced. instead of minimizing one at the expense of the other.
Ruimtelijke resolutie, tijdsresolutie, beeldruis en stralings-dosis zijn sleutelparameters voor een CT-aftasting. Deze sleutelpara-meters kunnen via de volgende uitdrukking aan elkaar worden gerelateerd: 20Spatial resolution, time resolution, image noise and radiation dose are key parameters for a CT scan. These key parameters can be related to each other via the following expression: 20
Obeeid ~ 1/vierkantswortel (D FWHM3 ST) (Verg. 1) waarin Obeeia de standaarddeviatie van de beeldruis is en D de stra-lingsdosis is, FWHM het volle-breedte-op-helft-maximum van de in-vlak 25 beeldpuntspreidingsfunctie is en ST de plakdikte is. Hoewel dit een fundamentele relatie is, hangt de evenredigheidsconstante sterk af van het ontwerp en rendement van de scanner, van het aftastingsprotocol en van de reconstructietechniek. Het hierboven beschreven proces 50 is dus ontworpen om het aantal en de energie van gegenereerde röntgen-30 stralen als een functie van tijd, locatie en energie te optimaliseren. Voor een gegeven aftastingsgeometrie kan dus een mA-waarde voor elke aanzichtverwerving tot stand worden gebracht. Voor bijvoorbeeld 1000 aanzichten, 360° verwerving kan een stralingswaarde worden bewerkstelligd voor aanzichten 1, 2, 3, ... 1000. Er wordt onderkend, dat er en-35 kele beperkingen aan het tot stand brengen van de stralingswaarden voor elk aanzicht aanwezig zijn. Bijvoorbeeld zullen de stralingsin-stellingen voor elk aanzicht worden beperkt door een maximumwaarde, ιπΑμαχ. Een geparameteriseerd stralingsmodel wordt vervolgens gebruikt om een dosis- en een variantiekaart als een functie van enig mogelijk 40 stralingsprofiel te berekenen om het stralingsprofiel te optimalise- - 8 - ren. Het stralingsprofiel kan daarom worden gemodelleerd als een functie van de tijd door middel van de volgende uitdrukking: mA(T) = CiFi ( t ) + c2F2(t) + ... + cNFN(t) (Verg. 2) 5 waarin FA een basisfunctie voor de mA als een functie van tijd τ is en Ci de met deze basisfunctie corresponderende weegfactor is. Voor de vakman zal het duidelijk zijn, dat door middel van het beperken van het stralingsprofiel tot een vast aantal basisfuncties Fi, de reken-10 kundige eisen om een optimaal stralingsprofiel te bepalen minder veeleisend zijn, omdat het aantal coëfficiënten cA typisch veel kleiner is dan het aantal aanzichten. Door bijvoorbeeld gebruik te maken van een basisfunctie, die de buismodulatie beperkt tot werking langs een si-nuskromme en een cosinuskromme, is het aantal coëfficiënten beperkt 15 tot twee. De vakman zal onderkennen, dat een veelvoud van coëfficiënten kan worden gebruikt, maar dat het aantal kan worden beperkt door de fysieke beperkingen van de röntgenbuis en/of het röntgenfilter. Dit wil zeggen, dat een vast aantal verschillende buisstroommodulaties door de fysieke beperkingen van de röntgenbuis en/of het röntgenfilter 20 kan worden toegestaan en als zodanig het aantal coëfficiënten, dat voor het stralingsprofiel in beschouwing kan worden genomen, kan beperken. Vergelijking 2 verschaft een veralgemeniseerd stralingsmodula-tieschema voor een voorbeeld van een CT-systeem, zoals dat is weergegeven in fig. 1-2. De vakman zal ook inzien, dat Verg. 2 eenvoudig kan 25 worden veralgemeniseerd om de gevallen met meerdere bronnen te modelleren en om niet alleen tijdmodulatie maar ook ruimtelijke modulatie of energiemodulatie te modelleren.Obeeid ~ 1 / square root (D FWHM3 ST) (Comp. 1) where Obeeia is the standard deviation of the image noise and D is the radiation dose, FWHM is the full-width-to-half-maximum of the in-plane pixel spread function and ST is the slice thickness. Although this is a fundamental relationship, the proportionality constant strongly depends on the design and efficiency of the scanner, on the scanning protocol and on the reconstruction technique. The process 50 described above is thus designed to optimize the number and energy of generated X-rays as a function of time, location and energy. Thus, for a given scanning geometry, a mA value can be established for each view acquisition. For example, 1000 views, 360 ° acquisition, a radiation value can be achieved for views 1, 2, 3, ... 1000. It is recognized that there are some limitations to establishing the radiation values for each view . For example, the radiation settings for each view will be limited by a maximum value, ιπΑμαχ. A parameterized radiation model is then used to calculate a dose and a variation map as a function of any possible radiation profile to optimize the radiation profile. The radiation profile can therefore be modeled as a function of time using the following expression: mA (T) = CiFi (t) + c2F2 (t) + ... + cNFN (t) (Equ. 2) 5 where FA a basic function for the mA if a function of time is τ and Ci is the weighting factor corresponding to this basic function. It will be clear to those skilled in the art that by limiting the radiation profile to a fixed number of basic functions Fi, the arithmetic requirements for determining an optimum radiation profile are less demanding, because the number of coefficients cA is typically much smaller than the number of views. For example, by using a basic function that limits the tube modulation to operation along a sine curve and a cosine curve, the number of coefficients is limited to two. Those skilled in the art will recognize that a plurality of coefficients may be used, but that the number may be limited by the physical limitations of the X-ray tube and / or the X-ray filter. That is, a fixed number of different tube current modulations can be allowed by the physical limitations of the X-ray tube and / or the X-ray filter 20 and as such can limit the number of coefficients that can be considered for the radiation profile. Equation 2 provides a generalized radiation modulation scheme for an example of a CT system, such as that shown in Figs. 1-2. The skilled person will also recognize that Verg. 2 can easily be generalized to model the cases with multiple sources and to model not only time modulation but also spatial modulation or energy modulation.
Er wordt weer verwezen naar fig. 3, waarin de effectieve-do-sisformule 62 en de variantieformule 52 worden gebruikt om dosis en 30 beeldruis voor een aftasting te optimaliseren. In dit opzicht kan de bediener een gewenste effectieve dosis en een maximum ruisvariantie voor de gehele aftasting tot stand brengen, waarna het CT-systeem op iteratieve of empirische wijze waarden voor de weegcoëfficiënten in Verg. 2 afleidt, welke waarden zullen resulteren in een effectieve 35 dosis, die een gewenste dosis niet overschrijdt, terwijl tegelijkertijd een beeldkwaliteit binnen een gewenste ruisvariantie wordt verschaft. Of omgekeerd kan de bediener een gewenste maximum ruisvariantie en een gewenste effectieve dosis selecteren, waarna het CT-systeem een stralingsprofiel bepaalt, dat, indien mogelijk, voldoet aan - 9 - de beperkingen van zowel de maximum ruisvariantie als de effectieve dosis. Indien blijkt dat de berekeningswaarden niet in staat zijn aan de door de gebruiker gewenste beperkingen te voldoen, geeft het systeem bij voorkeur deze informatie door aan de bediener om de bediener 5 in staat te stellen de beeldkwaliteits- en/of effectieve-dosisbeper-kingen te verlichten. In elk geval worden beide wensen in beschouwing genomen terwijl een stralingsprofiel voor de aftasting tot stand wordt gebracht, teneinde daardoor de beeldkwaliteit en de effectieve dosis te optimaliseren. Het stralingsprofiel wordt niet alleen ge-10 bruikt om röntgenbuisstroom en -spanning als een functie van aan-zichthoek te besturen, maar wordt ook gebruikt om de mate en wijze van röntgenfiltering door een röntgenfilter te besturen, indien het CT-systeem is uitgerust met een moduleerbaar röntgenfilter.Reference is again made to Fig. 3, in which the effective dose formula 62 and the variance formula 52 are used to optimize dose and image noise for a scan. In this regard, the operator can achieve a desired effective dose and a maximum noise variance for the entire scan, after which the CT system iteratively or empirically displays values for the weighting coefficients in Verg. 2, which values will result in an effective dose that does not exceed a desired dose, while at the same time providing image quality within a desired noise variance. Or, conversely, the operator can select a desired maximum noise variance and a desired effective dose, after which the CT system determines a radiation profile that, if possible, satisfies the limitations of both the maximum noise variance and the effective dose. If it appears that the calculation values are not able to meet the limitations desired by the user, the system preferably passes this information on to the operator to enable the operator 5 to adjust the image quality and / or effective dose limitations. light up. In any case, both desires are taken into consideration while establishing a radiation profile for scanning, thereby optimizing image quality and effective dose. The radiation profile is not only used to control X-ray tube current and voltage as a function of viewing angle, but is also used to control the extent and manner of X-ray filtering through an X-ray filter if the CT system is equipped with an X-ray filter. modular X-ray filter.
Er wordt nu verwezen naar fig. 4, waarin het optimalisatiepro-15 ces van de uitvinding een verzwakkingskaart voor het object bepaalt. Zoals getoond, geeft de verzwakkingskaart 64 het röntgenverzwakkings-patroon voor het object weer. Deze verzwakkingskaart brengt dichtheid, lineaire verzwakkingscoëfficiënten, foto-elektrische verzwakking, Compton-verstrooiing, enz. voor het af te tasten object in rekening.Reference is now made to Fig. 4, in which the optimization process of the invention determines a weakening map for the object. As shown, the attenuation card 64 displays the X-ray attenuation pattern for the object. This attenuation map takes into account density, linear attenuation coefficients, photoelectric attenuation, Compton scattering, etc. for the object to be scanned.
20 De verzwakkingskaart kan een 2D of een 3D kaart zijn en wordt, zoals hierboven is beschreven, gebruikt om de geabsorbeerde-dosiskaart, de ruisvariantiekaart en de gesegmenteerde-componentkaart af te leiden.The attenuation map can be a 2D or 3D map and is used, as described above, to derive the absorbed dose map, the noise variation map and the segmented component map.
De verzwakkingskaart kan worden afgeleid uit een CT-aftasting, zoals een vooraf tasting met lage dosis, een atlas van algemene objectsamen-25 stelling, uitwendige markeringen (positie van objectuiteinden) , ob-jectinformatie (lengte, gewicht, leeftijd, enz.), een radiografische verkenningsaftasting, een lokaliseeraftasting, een niet-CT-aftasting of een combinatie daarvan.The attenuation map can be derived from a CT scan, such as a low dose pre-scan, an atlas of general object composition, external markers (position of object ends), object information (height, weight, age, etc.), a radiographic reconnaissance scan, a localization scan, a non-CT scan or a combination thereof.
In fig. 5 is een geabsorbeerde-dosiskaart 66 voor het object 30 van fig. 4 weergegeven. De geabsorbeerde-dosiskaart is afgeleid uit het stralingsprofiel 58 en de verzwakkingskaart 64. Er wordt beoogd, dat een aantal bekende dosisabsorptiegereedschappen kan worden gebruikt om de geabsorbeerde-dosiskaart uit het stralingsprofiel en de verzwakkingskaart af te leiden. Bijvoorbeeld wordt een röntgenvolgme-35 thode of een gedetecteerde Monte Carlo simulatie, bevattende meervoudige verstrooiing, energieafhankelijkheid, enz., beoogd. Zoals getoond in de figuur, wordt het grootste deel van de dosis geabsorbeerd nabij het oppervlak van het object het dichtst bij de bron van röntgenstralen.Fig. 5 shows an absorbed dose card 66 for the object 30 of Fig. 4. The absorbed dose map is derived from the radiation profile 58 and the attenuation map 64. It is contemplated that a number of known dose absorption tools can be used to derive the absorbed dose map from the radiation profile and the attenuation map. For example, an X-ray tracking method or a detected Monte Carlo simulation, including multiple scattering, energy dependence, etc., is contemplated. As shown in the figure, most of the dose is absorbed near the surface of the object closest to the source of X-rays.
- 10 -- 10 -
Er wordt nu verwezen naar fig. 6, waarin een gesegmenteerde-componentkaart 68 is weergegeven. De kaart 68 is afgeleid uit de ver-zwakkingskaart 64 onder gebruikmaking van handmatige of geautomatiseerde segmentatie. De kaart 68 verschaft een segmentatie van de ver-5 schillende componenten van het af te beelden object. In de context van het afbeelden van een patiënt, verschaft de gesegmenteerde-component-kaart een kaart van de organen van de patiënt. De schildklier, de longen, de ogen, enz., kunnen dus van elkaar worden onderscheiden. Dit maakt de identificatie van de locatie van gevoelige en niet-gevoelige 10 organen van de patiënt mogelijk. In plaats van of in aanvulling op de verzwakkingskaart kunnen ook een atlas van algemene objectsamenstel-ling, externe markeringen, een verkenningsaftasting of andere vooraf-tasting, zoals een lokaliseeraftasting, en componentbijzonderheden, zoals lengte en gewicht, worden gebruikt om de verschillende componen-15 ten van het object te lokaliseren. In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt een standaardatlas verwrongen om een duidelijke representatie van de specifieke samenstelling van het object te verschaffen.Reference is now made to Fig. 6, which shows a segmented component map 68. The card 68 is derived from the attenuation card 64 using manual or automated segmentation. The map 68 provides a segmentation of the various components of the object to be displayed. In the context of imaging a patient, the segmented component map provides a map of the organs of the patient. The thyroid gland, lungs, eyes, etc., can thus be distinguished from each other. This allows the identification of the location of sensitive and non-sensitive organs of the patient. Instead of or in addition to the attenuation map, an atlas of general object composition, external markings, a reconnaissance scan or other pre-scan, such as a localization scan, and component details, such as height and weight, can also be used to construct the various components. locate the object. In a preferred embodiment, a standard atlas is twisted to provide a clear representation of the specific composition of the object.
Zoals uiteen is gezet met betrekking tot fig. 3, wordt de verzwakkingskaart gebruikt om de gesegmenteerde-componentkaart af te lei-20 den. De componentkaart wordt tezamen met de geabsorbeerde-dosiskaart gebruikt om een effectieve dosis te bepalen. De effectieve dosis wordt conventioneel gedefinieerd door de volgende uitdrukking:As explained with reference to FIG. 3, the attenuation card is used to derive the segmented component card. The component card is used in conjunction with the absorbed dose card to determine an effective dose. The effective dose is conventionally defined by the following expression:
Effectieve dosis = Σ* w* Dj. (Verg. 3) 25 waarin Dj de gemiddelde geabsorbeerde dosis in component i is en Wj. de met component i verbonden weegfactor is. Aan componenten met een hogere dosisgevoeligheid wordt een hogere weegfactor gegeven en aan deze componenten toegevoerde röntgenstralen zullen daardoor bijdragen 30 aan een grotere toename in effectieve dosis. De som van de weegfactoren wordt verondersteld één te zijn. De effectieve dosis is een enkele waarde, die desgewenst tot een minimum wordt beperkt en wordt bepaald op basis van de geabsorbeerde-dosiskaart en de gesegmenteerde-componentkaart .Effective dose = Σ * w * Dj. (Comp. 3) wherein Dj is the average absorbed dose in component i and Wj. is the weighting factor associated with component i. Components with a higher dose sensitivity are given a higher weighting factor and x-rays supplied to these components will therefore contribute to a greater increase in effective dose. The sum of the weighting factors is assumed to be one. The effective dose is a single value which, if desired, is kept to a minimum and determined on the basis of the absorbed dose map and the segmented component map.
35 Zoals is weergegeven in fig. 3, gebruikt het optimalisatiepro- ces ook een ruisvariantiekaart. Een voorbeeld van een ruisvariantie-kaart 70 is getoond in fig. 7. De ruisvariantiekaart 70 verschaft een registratie van de invloed die de kwantumaard van röntgenstralen op verworven gegevens heeft. Deze kwantumaard doet zich voor in een va-40 riantie in het gereconstrueerde beeld en heeft daardoor invloed op de - 11 - beeldkwaliteit. De beeldruis kan op analytische of numerieke wijze op basis van de ruis in de verworven gegevens worden bepaald. De ruis kan dus worden bepaald uit projectiegegevens (sinogram) van een gesimuleerde aftasting. Dientengevolge worden de verzwakkingskaart en het 5 stralingsprofiel wederom gebruikt, aangezien ruis locatieafhankelijk is. De variantie van de beeldwaarde kan worden gedefinieerd als E <(x - E < x >)2>, waarin EO de verwachte waarde is. De standaarddeviatie is de vierkantswortel van de variantie.As shown in Fig. 3, the optimization process also uses a noise variation map. An example of a noise variance map 70 is shown in Fig. 7. The noise variance map 70 provides a record of the influence that the quantum nature of x-rays has on acquired data. This quantum nature occurs in a variance of 40 in the reconstructed image and therefore has an influence on the image quality. The image noise can be determined analytically or numerically based on the noise in the acquired data. The noise can thus be determined from projection data (sinogram) of a simulated scan. Consequently, the attenuation map and the radiation profile are used again, since noise is location dependent. The variance of the image value can be defined as E <(x - E <x>) 2>, where EO is the expected value. The standard deviation is the square root of the variance.
De effectieve-dosisformule kan vervolgens tezamen met de ruis-10 variantiekaart worden gebruikt om de dosis en de beeldkwaliteit op een per-component-, per-locatiebasis te optimaliseren. Dit wil zeggen, dat beeldruis σ en effectieve dosis D kunnen worden berekend als een functie van c± of mA(t) . Het optimalisatieproces kan dus D(c±) en o(x, Ci) voor een locatie x bepalen. Als gevolg hiervan kan een be-15 perking worden gedefinieerd, zodat σ(χ, οΑ) kleiner dient te zijn dan een vooraf gedefinieerde grens, ou,, in een bepaald gebied x e R en kan de Ci worden gevonden, die D(Ci) tot een minimum beperkt. Anderzijds kan het optimalisatieproces op overeenkomstige wijze vereisen dat D(Ci) kleiner dan Dlim is en dus het gemiddelde o(x, Ci) in een 20 bepaald gebied x e R tot een minimum beperken. Het resultaat van het optimalisatieproces kan bijvoorbeeld een parametrische formule, zoals D = Σ± Ci Οι, zijn terwijl de ruisberekening in het midden van het beeld resulteert in α = Σι β± exp (c± γ±) , waarin αΑ, β± en γ± berekende constanten zijn, die afhankelijk zijn van objectsamenstelling en 25 scannergeometrie, en c± de op een optimale wijze te kiezen coëfficiënten zijn om D en/of σ tot een minimum te beperken.The effective dose formula can then be used together with the noise variation map to optimize the dose and image quality on a per-component, per-location basis. That is, image noise σ and effective dose D can be calculated as a function of c ± or mA (t). The optimization process can therefore determine D (c ±) and o (x, Ci) for a location x. As a result, a constraint can be defined, so that σ (χ, οΑ) should be smaller than a predefined limit, ou ,, in a certain area xe R and the Ci can be found, which is D (Ci) kept to a minimum. On the other hand, the optimization process may correspondingly require that D (Ci) be smaller than Dlim and thus limit the average o (x, Ci) in a given range x e R. For example, the result of the optimization process can be a parametric formula, such as D = Σ ± Ci Οι, while the noise calculation in the center of the image results in α = Σι β ± exp (c ± γ ±), where αΑ, β ± and γ ± are calculated constants, which depend on object composition and scanner geometry, and c ± are the coefficients to be chosen in an optimum manner to minimize D and / or σ.
Als resultaat van het beschreven optimalisatieproces kan een effectief dosisprofiel worden bepaald voor een gegeven ruisvariantie, of omgekeerd. In de context van medische afbeelding, bepaalt de uit-30 vinding op gunstige wijze een mA/kV/filteringsprofiel, dat de anatomische weegfactoren in rekening brengt, welke anatomische weegfactoren gevoelige en niet-gevoelige organen van elkaar onderscheiden. Gevoelige organen kunnen dus worden afgebeeld met de minimale dosis, die is vereist om een beeld met de gewenste ruisvariantie te verschaffen. Als 35 een resultaat, zoals weergegeven in het schema van fig. 9, kunnen de ogen 72 van een gegeven patiënt 74 op een zodanige wijze worden afgebeeld, dat blootstelling aan straling wordt beperkt zonder het introduceren van onverwachte ruis in het beeld. Bijvoorbeeld kunnen de röntgenbuis en het röntgenfilter worden bestuurd tijdens een rotatie - 12 - rond de patiënt, zodat, wanneer de röntgenbron zich boven de ogen bevindt, gereduceerde niveaus van straling op de ogen invallen in vergelijking met het geval waarin de röntgenbron aan de zijkant of onder de patiënt is gepositioneerd. In dit opzicht zal blootstelling aan stra-5 ling worden bestuurd om groter te zijn wanneer de röntgenbron zich aangrenzend aan niet-gevoelige gebieden van de patiënt bevindt in vergelijking met het moment waarop de röntgenbron zich aangrenzend aan meer gevoelige gebieden bevindt.As a result of the optimization process described, an effective dose profile can be determined for a given noise variance, or vice versa. In the context of medical imaging, the invention advantageously determines an mA / kV / filtering profile that takes into account the anatomical weighting factors, which anatomical weighting factors distinguish sensitive and non-sensitive organs from each other. Sensitive organs can thus be imaged with the minimum dose required to provide an image with the desired noise variance. As a result, as shown in the diagram of FIG. 9, the eyes 72 of a given patient 74 can be imaged in such a way that exposure to radiation is limited without introducing unexpected noise into the image. For example, the x-ray tube and the x-ray filter can be controlled during a rotation around the patient so that when the x-ray source is above the eyes, reduced levels of radiation are incident on the eyes compared to the case where the side x-ray source or positioned below the patient. In this regard, radiation exposure will be controlled to be greater when the x-ray source is adjacent to non-sensitive areas of the patient as compared to the time when the x-ray source is adjacent to more sensitive areas.
Er wordt beoogd, dat de uitvinding op zichzelf of in combinatie 10 met andere dosisreductiegereedschappen kan worden gebruikt om niet alleen blootstelling van een af te tasten subject aan straling te beperken maar om ook op gunstige wijze detectorverzadiging voor de typen van detectoren, die gemakkelijk verzadigen in een CT-aftasting, zoals foton-tellende en energie-onderscheidende detectoren, te voorkomen. De 15 uitvinding kan dus worden gebruikt met actieve filterbesturingstech-nieken, die op dynamische wijze de mate en vorm van filtering aanpassen tijdens het verloop van een aftasting om aan het gegeven, af te tasten subject toe te voeren straling op maat te maken teneinde de aan het subject toegevoerde dosis te verminderen alsmede verzadiging door 20 niet-verzwakte of gereduceerd-verzwakte röntgenstralen te voorkomen.It is contemplated that the invention may be used alone or in combination with other dose reduction tools to not only limit exposure of a subject to be scanned to radiation but also to advantageously detector saturation for the types of detectors that easily saturate in prevent a CT scan, such as photon-counting and energy-discriminating detectors. The invention can thus be used with active filter control techniques that dynamically adjust the degree and form of filtering during the course of a scan to tailor radiation to be supplied to the given subject to be scanned in order to tailor the radiation to reduce the dose supplied to the subject and prevent saturation by non-attenuated or reduced attenuated x-rays.
Hoewel de uitvinding is beschreven met betrekking tot een CT-scanner van "derde generatie", wordt er beoogd, dat de uitvinding ook toepasbaar is bij andere radiografische systemen. De uitvinding is bijvoorbeeld gelijkelijk toepasbaar bij CT-scanners met een roteerbare 25 röntgenbron en een stationaire ring van detectoren. Bovendien is de uitvinding toepasbaar bij zogenoemde "cine-CT" scanners met een stationaire ring van detectoren en een wolfraamring om een afbeeldende elektronenbundel te genereren. Verder is de uitvinding toepasbaar bij CT-scanners met schroefvormige aftasting alsmede scanners met meerdere 30 detectorarrays en/of meerdere röntgenbronnen.Although the invention has been described with respect to a "third generation" CT scanner, it is contemplated that the invention is also applicable to other radiographic systems. The invention is for example equally applicable to CT scanners with a rotatable X-ray source and a stationary ring of detectors. In addition, the invention is applicable to so-called "cine-CT" scanners with a stationary ring of detectors and a tungsten ring to generate an imaging electron beam. Furthermore, the invention is applicable to CT scanners with helical scanning as well as scanners with a plurality of detector arrays and / or a plurality of X-ray sources.
Volgens een aspect van de uitvinding is daarom een afbeeldings-systeem geopenbaard, welk systeem een computer heeft, die een computerprogramma uitvoert, welk computerprogramma een reeks van instructies representeert, welke instructies bij uitvoering door de computer 35 de computer een componentkaart van een af te beelden object doen bepalen. Het object heeft een aantal te identificeren en af te beelden componenten. De computer bepaalt ook een relatie tussen coëfficiënten van een stralingsprofiel en resulterende effectieve dosis voor het object en bepaalt ook een relatie tussen de coëfficiënten van het stra-40 lingsprofiel en een maat van de resulterende variantie in een beeld - 13 - van het object. De computer bepaalt verder een bestralingsprofiel, dat resulteert in één van een minimale effectieve dosis voor het object, zonder dat ruis in een beeld van het object een gewenste ruisvariantie overschrijdt, een minimale ruisvariantie voor een beeld van het object 5 voor een gewenste effectieve dosis of een gewenste effectieve dosis voor het object en een gewenste ruisvariantie voor een beeld van het object zonder dat de totale dosis voor het object een voorgeschreven limiet overschrijdt, en ruis in een beeld van het object, die een ruislimiet niet overschrijdt.According to an aspect of the invention, therefore, an imaging system is disclosed, which system has a computer that executes a computer program, which computer program represents a series of instructions, which instructions when executed by the computer 35 the computer a component card of an image to be displayed determine the object. The object has a number of components to identify and display. The computer also determines a relationship between coefficients of a radiation profile and resulting effective dose for the object and also determines a relationship between the coefficients of the radiation profile and a measure of the resulting variance in an image of the object. The computer further determines an irradiation profile that results in one of a minimum effective dose for the object, without noise in an image of the object exceeding a desired noise variance, a minimum noise variance for an image of the object 5 for a desired effective dose, or a desired effective dose for the object and a desired noise variance for an image of the object without the total dose for the object exceeding a prescribed limit, and noise in an image of the object not exceeding a noise limit.
10 Volgens een andere uitvoeringsvorm is een radiografisch beeld- vormingssysteem gepresenteerd en dit systeem omvat een röntgenbron, die is ingericht om röntgenstralen naar een detector te projecteren volgens een bepaald stralingsprofiel, dat het aantal geprojecteerde röntgenstralen en het energieniveau van de geprojecteerde röntgenstra-15 len als een functie van de tijd en de locatie en mogelijkerwijs een eindig tijdsinterval, gedurende welke röntgenstralen worden geproduceerd voor elk aanzicht, vaststelt. De detector is ingericht om elektrische signalen in reactie op de ontvangst van röntgenstralen af te geven. Het systeem heeft verder een computer, die is geprogrammeerd om 20 een orgaankaart voor een af te beelden subject te verwerven en een ge-parameteriseerde dosisabsorptiekaart voor het af te beelden subject en een geparameteriseerde ruisvariantiekaart voor het af te beelden subject te bepalen. De computer bepaalt verder een bestralingsprofiel, dat de effectieve dosis voor elk orgaan van de orgaankaart tot een mi-25 nimum beperkt en de beeldkwaliteit van een beeld van het subject op een maximum brengt.According to another embodiment, a radiographic imaging system has been presented and this system comprises an X-ray source, which is arranged to project X-rays to a detector according to a certain radiation profile, representing the number of projected X-rays and the energy level of the projected X-rays. determines a function of time and location and possibly a finite time interval, during which x-rays are produced for each view. The detector is adapted to emit electrical signals in response to the receipt of x-rays. The system further has a computer that is programmed to acquire an organ map for a subject to be imaged and a parameterized dose absorption map for the subject to be imaged and to determine a parameterized noise variation map for the subject to be imaged. The computer further determines an irradiation profile which minimizes the effective dose for each organ of the organ card and maximizes the image quality of an image of the subject.
Volgens een andere uitvoeringsvorm is een werkwijze van dosisbeheer voor een CT-aftasting geopenbaard. De werkwijze omvat verder de stap van het profileren van een anatomisch model van een af te tasten 30 patiënt, waarin het object een aantal anatomische structuren heeft. De werkwijze omvat ook de stappen van het bepalen van een relatie tussen coëfficiënten van een stralingsprofiel en een geabsorbeerde dosis voor elk van het aantal anatomische structuren en het bepalen van een relatie tussen de coëfficiënten van het stralingsprofiel en een ruisva-35 riantie voor een beeld van de patiënt. De werkwijze bepaalt vervolgens een stralingsprofiel, dat erin resulteert, dat elke anatomische structuur een minimale stralingsdosis ontvangt zonder het overschrijden van een ruisvariantie voor het beeld van de patiënt. De uitvinding is beschreven in termen van de voorkeursuitvoeringsvorm en er wordt onder-40 kend, dat equivalenten, alternatieven en modificaties naast de uit- • · - 14 - drukkelijk genoemde equivalenten, alternatieven en modificaties mogelijk zijn en dat deze binnen het kader van de bij gevoegde conclusies liggen.According to another embodiment, a method of dose management for a CT scan is disclosed. The method further comprises the step of profiling an anatomical model of a patient to be scanned, wherein the object has a number of anatomical structures. The method also includes the steps of determining a relationship between coefficients of a radiation profile and an absorbed dose for each of the plurality of anatomical structures and determining a relationship between the coefficients of the radiation profile and a noise variance for an image of the patient. The method then determines a radiation profile that results in each anatomical structure receiving a minimal radiation dose without exceeding a noise variance for the patient's image. The invention has been described in terms of the preferred embodiment and it is recognized that equivalents, alternatives and modifications are possible in addition to the explicitly stated equivalents, alternatives and modifications and that they are within the scope of the appended conclusions.
- 15 -- 15 -
ONDERDELENLIJSTPART LIST
10 computertomografie(CT)beeldvormingssysteem 12 portaal 14 röntgenbron 16 bundel van röntgenstralen 18 detectorarray 20 aantal detectoren 22 medische patiënt 24 rotatiemidden 26 stuurmechanisme 28 röntgenstuureenheid 30 portaalmotorstuureenheid 32 gegevensverwervingssysteem (DAS) 34 beeldreconstructie-eenheid 36 computer 38 massaopslaginrichting 40 bedieningsconsole 42 bijbehorende kathodestraalbuisweergave 44 tafelmotorstuureenheid 46 gemotoriseerde tafel 48 portaalopening 50 proces volgens de uitvinding 52 ruisvariantiekaart 54 verzwakkingskaart 56 geabsorbeerde-dosiskaart/orgaankaart 58 de geabsorbeerde-dosiskaart 56 wordt afgeleid uit CT-verwer- vingsinformatie 60 gesegmenteerde-componentkaart 62 effectieve-dosisformule 64 kaart voor het object, zoals getoond, de verzwakkingskaart 66 geabsorbeerde-dosiskaart 68 gesegmenteerde-componentkaart 70 voorbeeld van een ruisvariantiekaart 72 ogen 74 patiënt10 computed tomography (CT) imaging system 12 portal 14 x-ray source 16 bundle of x-rays 18 detector array 20 number of detectors 22 medical patient 24 center of rotation 26 control mechanism 28 x-ray control unit 30 portal motor control unit 32 data acquisition system (DAS) 34 image reconstruction unit 36 computer 38 mass storage device 40 control console 42 display table motor unit display unit 44 catheter display unit 46 motorized table 48 portal opening 50 process according to the invention 52 noise variation map 54 attenuation map 56 absorbed dose map / organ map 58 the absorbed dose map 56 is derived from CT acquisition information 60 segmented component map 62 effective dose formula 64 map for the object, as shown , the attenuation card 66 absorbed dose card 68 segmented component card 70 example of a noise variation card 72 eyes 74 patient
76 lage mA76 low mA
78 middelmatige mA78 medium mA
80 hoge mA80 high mA
10335441033544
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1033544A NL1033544C2 (en) | 2007-03-15 | 2007-03-15 | Imaging system for producing image of medical patient, has identifiable and imageable components of patient determining relationship between radiation profile coefficients and effective dose |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1033544 | 2007-03-15 | ||
| NL1033544A NL1033544C2 (en) | 2007-03-15 | 2007-03-15 | Imaging system for producing image of medical patient, has identifiable and imageable components of patient determining relationship between radiation profile coefficients and effective dose |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL1033544C2 true NL1033544C2 (en) | 2008-09-16 |
Family
ID=38476253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL1033544A NL1033544C2 (en) | 2007-03-15 | 2007-03-15 | Imaging system for producing image of medical patient, has identifiable and imageable components of patient determining relationship between radiation profile coefficients and effective dose |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL1033544C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112043979A (en) * | 2015-02-11 | 2020-12-08 | 优瑞技术公司 | Planning and control for magnetic resonance guided radiation therapy |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5379333A (en) * | 1993-11-19 | 1995-01-03 | General Electric Company | Variable dose application by modulation of x-ray tube current during CT scanning |
| US5400378A (en) * | 1993-11-19 | 1995-03-21 | General Electric Company | Dynamic dose control in multi-slice CT scan |
| US5867555A (en) * | 1997-03-04 | 1999-02-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Adaptive dose modulation during CT scanning |
| US6094468A (en) * | 1997-06-26 | 2000-07-25 | U.S. Philips Corporation | Adjustable computer tomography device |
| EP1314397A2 (en) * | 2001-11-21 | 2003-05-28 | GE Medical Systems Global Technology Company LLC | System and method of medical imaging having override capability |
| WO2005032373A1 (en) * | 2003-10-02 | 2005-04-14 | Philips Intellectual Property & Standards Gmbh | X-ray unit |
| US20060067460A1 (en) * | 2004-09-27 | 2006-03-30 | Price John S | System and method for imaging using monoenergetic X-ray sources |
| WO2006116316A2 (en) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | University Of Chicago | Open source trajectory method and apparatus for interior imaging |
| US20060274145A1 (en) * | 2005-04-28 | 2006-12-07 | Bruce Reiner | Method and apparatus for automated quality assurance in medical imaging |
-
2007
- 2007-03-15 NL NL1033544A patent/NL1033544C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5379333A (en) * | 1993-11-19 | 1995-01-03 | General Electric Company | Variable dose application by modulation of x-ray tube current during CT scanning |
| US5400378A (en) * | 1993-11-19 | 1995-03-21 | General Electric Company | Dynamic dose control in multi-slice CT scan |
| US5867555A (en) * | 1997-03-04 | 1999-02-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Adaptive dose modulation during CT scanning |
| US6094468A (en) * | 1997-06-26 | 2000-07-25 | U.S. Philips Corporation | Adjustable computer tomography device |
| EP1314397A2 (en) * | 2001-11-21 | 2003-05-28 | GE Medical Systems Global Technology Company LLC | System and method of medical imaging having override capability |
| WO2005032373A1 (en) * | 2003-10-02 | 2005-04-14 | Philips Intellectual Property & Standards Gmbh | X-ray unit |
| US20060067460A1 (en) * | 2004-09-27 | 2006-03-30 | Price John S | System and method for imaging using monoenergetic X-ray sources |
| WO2006116316A2 (en) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | University Of Chicago | Open source trajectory method and apparatus for interior imaging |
| US20060274145A1 (en) * | 2005-04-28 | 2006-12-07 | Bruce Reiner | Method and apparatus for automated quality assurance in medical imaging |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112043979A (en) * | 2015-02-11 | 2020-12-08 | 优瑞技术公司 | Planning and control for magnetic resonance guided radiation therapy |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20070147579A1 (en) | Method and system for radiographic imaging with organ-based radiation profile prescription | |
| NL1024855C2 (en) | Method and device for soft tissue volume visualization. | |
| EP2490593B1 (en) | Acquisition protocol assessment apparatus | |
| JP3894993B2 (en) | System for modulating X-ray tube current supplied to an X-ray source | |
| US9265475B2 (en) | Methods and apparatus for scatter correction for CBCT system and cone-beam image reconstruction | |
| US20130202079A1 (en) | System and Method for Controlling Radiation Dose for Radiological Applications | |
| US9784696B2 (en) | Method for controlling X-ray exposure | |
| JP6021311B2 (en) | X-ray computed tomography system | |
| EP2512345B1 (en) | Computed tomography apparatus | |
| US20110060566A1 (en) | Method and apparatus for scatter correction | |
| JP4729519B2 (en) | Radiation imaging method and system with organ-based radiation profile settings | |
| JP2002531199A (en) | Method and apparatus for calcification leveling | |
| JP2007181623A (en) | X-ray ct apparatus | |
| JP2002345808A (en) | Method and system for process of scouting ct images | |
| KR20050028824A (en) | Radiation computed tomography apparatus and tomographic image data generating method | |
| US10098603B2 (en) | Method for estimation and correction of grid pattern due to scatter | |
| US11113810B2 (en) | X-ray CT scanner, image generation method, and image generation program | |
| NL1033544C2 (en) | Imaging system for producing image of medical patient, has identifiable and imageable components of patient determining relationship between radiation profile coefficients and effective dose | |
| Pelberg et al. | Basic principles in computed tomography (ct) | |
| US10755450B2 (en) | Display of depth location of computed tomography slice images relative to an object to be imaged | |
| JP4064541B2 (en) | Reference signal generating method and apparatus, and radiation tomography apparatus | |
| WO2021130100A1 (en) | Apparatus for computer tomography x-ray data acquired at high relative pitch | |
| Adamson et al. | Basics of CT | |
| WO2018018087A1 (en) | A method and system for automating radiation dose parameters |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD2B | A search report has been drawn up | ||
| MM | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20210401 |